Lernzettel: Introduction aux Biomes Aquatiques

📋 Plan du Cours

1. Définition des biomes terrestres et aquatiques
2. Classification des milieux d’eau douce et facteurs
3. Salinité et modes de vie des organismes aquatiques
4. Milieux lentiques stratification et thermocline
5. Trophisme des lacs eutrophes et oligotrophes
6. Zones et production primaire dans les écosystèmes lentiques
7. Milieux lotiques fleuves rivières et estuaires
8. Écosystèmes marins lumière profondeur et étagement
9. Forêts de grandes algues brunes et kelp
10. Herbiers de phanérogames marines et Posidonia

📖 1. Définition des biomes terrestres et aquatiques

🔑 Notions clés & Définitions

• Biome : Un biome est une grande communauté d’êtres vivants, organisée selon la végétation dominante et les adaptations des organismes à un environnement donné.
• Biome terrestre : Un biome terrestre correspond à la définition basée sur la végétation dominante et sur les adaptations des organismes à ce milieu.
• Biome aquatique : Un biome aquatique est défini à partir de facteurs abiotiques comme la salinité, la profondeur et le niveau trophique.
• Facteurs abiotiques : Les facteurs abiotiques sont des caractéristiques non vivantes du milieu qui structurent la répartition des organismes aquatiques.
• Upwelling : L’upwelling est une remontée d’eau qui influence les conditions du milieu, avec des variantes tempérée et tropicale.

📝 Points essentiels

• La définition « classique » du biome (végétation dominante + adaptations) s’applique aux biomes terrestres.
• Pour les milieux aquatiques, la définition repose plutôt sur des facteurs abiotiques comme la salinité, la profondeur et le trophisme.
• La classification des « biomes » aquatiques du WWF (2001) n’est pas utilisée comme référence dans cette partie du cours.
• Le terme « biomes » est peu employé pour les milieux/écosystèmes aquatiques, où l’on parle davantage d’écosystèmes ou de milieux.
• Les biomes aquatiques listés dans le cours couvrent eau douce et eau de mer, avec des catégories comme ruisseaux, rivières, fleuves, deltas, mares et étangs, lacs, bassins xériques, milieux polaires, plateaux continentau
• Le cours distingue des remontées d’eau tempérée et tropicale (upwelling) et inclut aussi les récifs coralliens.

💡 Astuce mémo

Terre = Végétation dominante ; Eau = Abiotiques (salinité, profondeur, trophisme).

📖 2. Classification des milieux d’eau douce et facteurs

🔑 Notions clés & Définitions

• Ruisseaux : Milieu d’eau douce correspondant à un cours d’eau de petite taille, où le renouvellement de l’eau est rapide.
• Rivières : Milieu d’eau douce constitué d’un cours d’eau plus développé que le ruisseau, avec un renouvellement rapide de l’eau.
• Lacs : Milieu d’eau douce lentique, caractérisé par un renouvellement lent de l’eau.
• Mares et étangs : Milieu d’eau douce lentique de faible profondeur, où les conditions physico-chimiques sont relativement homogènes.
• Benthique : Catégorie d’organismes vivant en relation avec le fond, donc associée à la profondeur et au substrat.

📝 Points essentiels

• La salinité est le premier facteur utilisé pour définir les écosystèmes aquatiques, car elle correspond à la quantité de sels dissous dans l’eau.
• La salinité des mers est d’environ 35 ‰, avec une variation possible entre 20 et 40.
• Les organismes aquatiques sont classifiés selon leur mode de vie en benthiques, planctoniques et nectoniques.
• Les planctoniques vivent en suspension dans la colonne d’eau et ne peuvent pas s’opposer aux courants.
• Les nectoniques vivent dans la colonne d’eau et peuvent s’opposer aux courants grâce à une nage active.
• Les organismes sessiles sont hétérotrophes fixés qui se nourrissent de matière organique dissoute ou particulaire présente dans l’eau.

💡 Astuce mémo

Benthique = Bottom (fond), Planctonique = Plankton (suspension), Nectonique = Nage (opposition aux courants).

📖 3. Salinité et modes de vie des organismes aquatiques

🔑 Notions clés & Définitions

• Hypolimnion : Couche profonde d’un lac, caractérisée par une eau froide et relativement stable au cours de la saison.
• Épilimnion : Couche superficielle d’un lac, plus chaude en été et plus froide en hiver, avec une densité plus faible quand la température baisse.
• Thermocline : Zone de transition entre couches d’eau, où la température varie fortement avec la profondeur.
• Eutrophes : Milieux lentiques riches en sels nutritifs, ce qui favorise une forte productivité primaire et réduit la transparence de l’eau.
• Oligotrophes : Milieux lentiques pauvres en sels nutritifs, où la production primaire est plus faible, surtout d’origine planctonique.

📝 Points essentiels

• Sous climat tempéré, la stratification varie au cours de l’année avec une couche profonde autour de 4°.
• En été, l’épilimnion est plus chaud et moins dense que l’hypolimnion.
• En hiver, l’eau de surface devient plus froide et moins dense, pouvant aller jusqu’au gel.
• Dans les zones tropicales, la stratification thermique peut rester constante toute l’année.
• La distinction eutrophie naturelle vs eutrophisation dépend de l’origine de l’enrichissement en azote et phosphore.
• L’eutrophisation, liée aux activités humaines (agriculture, élevages intensifs), constitue la principale menace des milieux limnétiques.

💡 Astuce mémo

Tempéré = Été chaud en surface, Hiver froid en surface, Thermocline = “marche” de température.

📖 4. Milieux lentiques stratification et thermocline

🔑 Notions clés & Définitions

• Zone limnétique : Zone d’eau libre d’un lac, correspondant à la colonne d’eau où se développe une grande partie des algues unicellulaires.
• Zone littorale : Bande proche du rivage d’un lac ou d’un étang, où la végétation aquatique occupe une part importante de la surface.
• Milieux paraliques : Milieux salés côtiers, situés à côté de la mer, comme les lacs et lagunes salés.
• Thermocline : Couche de transition thermique dans la colonne d’eau où la température varie fortement avec la profondeur.
• Stratification thermique : Organisation en couches de la masse d’eau d’un lac, liée aux différences de température et à la stabilité de la colonne d’eau.

📝 Points essentiels

• Dans la zone limnétique, les algues unicellulaires dominent dans la colonne d’eau.
• Les macroalgues vertes (chlorophytes et streptophycophytes) dominent dans les milieux d’eau douce.
• Les microalgues regroupent plusieurs grands ensembles, dont cyanobactéries, diatomées et dinoflagellés.
• Les embryophytes dominants en eau douce sont les graminées, juncacées et cypéracées.
• La zone littorale couvre moins de 10% de la surface totale dans les lacs, mais au moins la moitié dans les étangs et mares.
• Dans les étangs, on observe des ceintures végétales du centre vers l’extérieur (végétation flottante, puis roseaux/joncs, puis saules, puis prairie/lande humide ou forêt).

💡 Astuce mémo

Limnétique = colonne d’eau (microalgues) ; Littorale = rivage (ceintures végétales).

📖 5. Trophisme des lacs eutrophes et oligotrophes

🔑 Notions clés & Définitions

• Lac eutrophe : Un lac eutrophe est un milieu aquatique riche en nutriments, ce qui favorise une forte production biologique et une forte disponibilité de matière organique.
• Lac oligotrophe : Un lac oligotrophe est un milieu aquatique pauvre en nutriments, ce qui limite la production biologique et maintient souvent des eaux plus claires.
• Production primaire autochtone : La production primaire autochtone correspond à la production réalisée sur place par le phytoplancton et le phytobenthos.
• Production primaire alloctone : La production primaire alloctone correspond aux apports externes de matière organique, notamment issus de la végétation des berges.
• Turbidité : La turbidité décrit la présence de particules en suspension qui réduisent la pénétration de la lumière dans l’eau.

📝 Points essentiels

• Les lacs eutrophes reçoivent davantage de nutriments, ce qui stimule la production primaire et renforce la dynamique trophique.
• Les lacs oligotrophes, au contraire, disposent de peu de nutriments, ce qui freine la production primaire et limite la biomasse produite.
• La production primaire autochtone dépend du phytoplancton et du phytobenthos, donc de la capacité à produire sur place.
• La production primaire alloctone dépend des apports depuis les berges et le bassin versant, ce qui peut augmenter la matière organique disponible.
• Une turbidité élevée réduit la lumière disponible et peut limiter le développement des macrophytes.
• Quand l’apport de matière organique augmente, le milieu peut basculer vers des conditions plus hétérotrophes, où la consommation de matière organique devient déterminante.

💡 Astuce mémo

Eutrophe = Enrichi → Production forte ; Oligotrophe = Pauvre → Production faible ; Turbidité = Lumière coupée → Macrophytes freinés.

📖 6. Zones et production primaire dans les écosystèmes lentiques

🔑 Notions clés & Définitions

• Système autotrophe : Système où la production primaire repose surtout sur l’assimilation du carbone par les organismes photosynthétiques.
• Turbidité : Caractéristique des eaux chargées en particules qui diminue la pénétration de la lumière dans la colonne d’eau.
• Macrophytes : Plantes aquatiques capables de photosynthèse, dont la croissance dépend directement de la disponibilité en lumière.
• Euhalin : Catégorie de salinité correspondant à des eaux très salées, avec une valeur supérieure à 30‰.
• Oligohalin : Catégorie de salinité correspondant à des eaux peu salées, avec une valeur comprise entre 0,5 et 5‰.

📝 Points essentiels

• Dans les zones aval, la production primaire est décrite comme plus importante dans un contexte autotrophe.
• Une turbidité élevée réduit la lumière disponible et limite le développement des macrophytes.
• Les microalgues peuvent compenser la baisse de lumière, mais un apport de matière organique peut basculer vers des conditions hétérotrophes.
• Dans l’estuaire ou le delta, la salinité augmente progressivement vers l’aval tandis que la turbidité reste élevée à cause des sédiments.
• Les deltas et estuaires diffèrent fortement selon le fleuve, mais aussi selon la forme de la côte et l’hydrodynamisme.
• Les espèces d’estuaire supportent de fortes variations de salinité liées aux marées.

💡 Astuce mémo

Turbidité = moins de lumière → macrophytes freinés; microalgues prennent le relais, mais trop de matière organique → hétérotrophie.

📖 7. Milieux lotiques fleuves rivières et estuaires

🔑 Notions clés & Définitions

• Milieux lotiques : Milieux aquatiques caractérisés par un écoulement d’eau continu, qui impose un fort renouvellement des conditions physiques.
• Fleuves et rivières : Cours d’eau continentaux où l’écoulement structure les habitats et la répartition des organismes.
• Estuaires : Zones de transition entre rivière et mer, où se combinent apports fluviaux et influence marine.
• Facteurs abiotiques : Paramètres physiques et chimiques du milieu qui déterminent la composition et la productivité des communautés aquatiques.

📝 Points essentiels

• Le cours d’eau et l’estuaire présentent des conditions physiques variables, ce qui entraîne une forte diversité des habitats et des communautés.
• Les facteurs abiotiques majeurs à considérer incluent la lumière, la température, la salinité, la profondeur et l’hydrodynamisme.
• La lumière diminue avec la profondeur, ce qui limite la zone où la photosynthèse peut soutenir la croissance des végétaux.
• La turbidité de l’eau contrôle la profondeur maximale de développement des organismes autotrophes via le point de compensation.
• Le point de compensation correspond à la profondeur où la production photosynthétique devient juste suffisante pour compenser les pertes liées au métabolisme.
• Les estuaires combinent des apports fluviaux et une influence marine, ce qui modifie notamment la salinité et donc les conditions de vie.

💡 Astuce mémo

Lotiques = “Lumière + Turbidité + Hydrodynamisme” : l’écoulement renouvelle, la turbidité fixe la profondeur utile.

📖 8. Écosystèmes marins lumière profondeur et étagement

🔑 Notions clés & Définitions

• Forêts de grandes algues brunes : Écosystèmes marins dominés par de grandes algues brunes, capables de former des structures en strates et d’atteindre une forte productivité primaire.
• Canopée algale : Couverture supérieure d’une forêt d’algues brunes, correspondant à la strate la plus haute et exposée à la lumière.
• Aérocystes : Vésicules remplies de gaz chez certaines grandes algues brunes, qui assurent un port vertical et la flottaison.
• Herbiers de phanérogames marines : Communautés dominées par des plantes à fleurs adaptées au milieu marin, installées surtout sur des substrats meubles.
• Rhizomes orthotropes : Rhizomes verticaux des phanérogames marines, orientés pour soutenir la croissance vers le haut.

📝 Points essentiels

• Les forêts de grandes algues brunes sont parmi les écosystèmes marins les plus productifs aux latitudes tempérées, jusqu’au point de compensation.
• Ces forêts présentent plusieurs strates : canopée, espèces érigées (équivalentes à arbustives), gazons et espèces encroûtantes.
• La productivité primaire des forêts de grandes algues brunes est comparable, voire supérieure, à celle des forêts pluviales.
• Dans les zones très exposées, les algues ont des systèmes de fixation très solides (disques, crampons) pour résister à l’énergie des vagues.
• La diversité associée aux forêts de grandes algues brunes est très élevée.
• Exemples : Macrocystis pyrifera peut dépasser 40 m, fixée par des crampons robustes et portée vers la surface grâce aux aérocystes.

💡 Astuce mémo

Aérocystes = Air pour se dresser : gaz → port vertical → survie et stratégie de reproduction.

📖 9. Forêts de grandes algues brunes et kelp

🔑 Notions clés & Définitions

• Absence de stomates : Adaptation des grandes algues brunes au milieu marin : elles n’ont pas de stomates et échangent les gaz directement partout dans la plante.
• Cuticule légère : Caractéristique des feuilles : la cuticule est peu épaisse pour favoriser l’absorption des nutriments dans l’eau.
• Rhizomes orthotropes : Type de rhizomes : les rhizomes verticaux servent à la croissance et à l’organisation de la plante.
• Rhizomes plagiotropes : Type de rhizomes : les rhizomes horizontaux étendent la plante et influencent la sédimentation.
• Posidonia oceanica : Espèce de phanérogame marine : endémique de la Méditerranée, elle forme des herbiers très répandus dans ce bassin.

📝 Points essentiels

• Les échanges de gaz se font partout dans la plante, sans stomates.
• Les feuilles ont une cuticule légère, ce qui aide à capter des nutriments dissous.
• Les racines assurent l’ancrage et peuvent stocker de l’oxygène quand les sédiments deviennent anoxiques.
• Les rhizomes orthotropes sont verticaux, tandis que les rhizomes plagiotropes sont horizontaux.
• Les feuilles augmentent la sédimentation : l’eau devient plus claire et les fonds se stabilisent.
• Les feuilles s’accumulent sur les plages et forment des « banquettes » qui limitent l’érosion du littoral.

💡 Astuce mémo

Orthotropes = vers le haut, Plagiotropes = vers l’horizontale (et ça change la sédimentation).

📖 10. Herbiers de phanérogames marines et Posidonia

🔑 Notions clés & Définitions

• Blanchissement des coraux : Phénomène où les coraux expulsent leurs zooxanthelles sous stress, ce qui réduit fortement leur couleur et leur fonctionnement énergétique.
• Zooxanthelles : Microalgues symbiotiques fournissant une grande partie de l’énergie nécessaire aux coraux, surtout pour leur métabolisme en conditions favorables.
• Récifs de coraux profonds d’eau froide : Récifs situés en eaux froides et profondes, dont le fonctionnement, la distribution et la diversité associée restent encore mal documentés.
• Écosystèmes pélagiques : Milieux marins de la colonne d’eau, moins productifs que les zones côtières mais majeurs pour la photosynthèse à cause de leur grande surface.
• Production primaire pélagique : Production de matière organique dans l’océan réalisée principalement par des microalgues planctoniques et des groupes phytoplanctoniques.

📝 Points essentiels

• Les récifs coralliens sont fragiles face à la pollution, à l’aménagement du territoire, aux pêches destructives et au changement climatique.
• En stress thermique (température élevée), les coraux blanchissent en expulsant les zooxanthelles.
• Le blanchissement peut être réversible si les conditions redeviennent favorables rapidement, car les zooxanthelles fournissent environ 90% de l’énergie des coraux.
• Depuis les années 1980, la fréquence des épisodes de blanchiment augmente, avec par exemple en 2016 un blanchissement majeur ayant tué environ 30% des coraux de la Grande Barrière.
• Les forêts marines profondes sont formées par plusieurs types de cnidaires (madréporaires, coraux noirs, coraux mous) jusqu’à environ 2000 m de profondeur.
• Les récifs de coraux profonds d’eau froide sont des systèmes hétérotrophes dépendant de la matière organique provenant de la colonne d’eau (allochtone).

💡 Astuce mémo

Stress thermique → coraux blanchissent (zooxanthelles dehors) ; retour rapide → énergie majoritairement via zooxanthelles (≈90%).

📊 Tableaux de synthèse

Définitions : biomes terrestres vs biomes aquatiques

Type	Base de définition	Exemples/éléments cités
Terrestre	Végétation dominante + adaptations des organismes	« une des principales communautés… classées en fonction de la végétation dominante… » (Campbell-1996)
Aquatique	Facteurs abiotiques	Salinité, profondeur, trophisme (classification WWF 2001 non utilisée comme référence dans le cours)

Milieux lentiques vs lotiques

Type	Renouvellement de l’eau	Exemples
Lentiques	Renouvellement lent	lacs, étangs, mares, marais et marécages
Lotiques	Renouvellement rapide	les cours d’eau (fleuves, rivières, ruisseaux)

⚠️ Pièges & confusions fréquents

1. Confondre biome terrestre et biome aquatique : le cours précise que la définition « végétation dominante + adaptations » ne vaut que pour le terrestre.
2. Croire que la classification « biomes » du WWF (2001) est la référence du cours : elle n’est pas prise comme référence dans cette partie.
3. Mélanger benthique et planctonique : benthiques = relation avec le fond, planctoniques = suspension dans la colonne d’eau sans s’opposer aux courants.
4. Inverser eutrophes/oligotrophes : eutrophes = hautes concentrations en sels nutritifs et faible transparence, oligotrophes = basses concentrations et production primaire plus faible.
5. Penser que l’eutrophie et l’eutrophisation sont identiques : le cours distingue eutrophie naturelle vs eutrophisation anthropique (azote/phosphore).
6. Oublier la logique de stratification : en climat tempéré, épilimnion/hypolimnion changent au cours de l’année et la thermocline est la zone de transition.
7. Confondre point de compensation et profondeur maximale : le cours relie la profondeur utile à la turbidité via le point de compensation (production photosynthétique = pertes).

✅ Checklist Examen

1. Définir un biome et expliquer pourquoi la définition « végétation dominante + adaptations » s’applique aux biomes terrestres mais pas aux biomes aquatiques.
2. Citer les facteurs abiotiques utilisés pour définir les biomes aquatiques (salinité, profondeur, trophisme) et rappeler que la classification WWF (2001) n’est pas la référence du cours.
3. Classer les milieux d’eau douce cités : ruisseaux, rivières, fleuves, deltas (6 écorégions), mares et étangs, lacs, bassins xériques.
4. Expliquer les trois modes de vie : benthiques, planctoniques et nectoniques, en précisant pour chacun la relation au fond et/ou la capacité à s’opposer aux courants.
5. Définir sessiles et hétérotrophes fixés, et distinguer lentiques (renouvellement lent) vs lotiques (renouvellement rapide) avec exemples.
6. Décrire la stratification d’un lac en climat tempéré : hypolimnion ~4°, épilimnion plus chaud en été et plus froid en hiver, et la thermocline comme zone de transition.
7. Définir eutrophes et oligotrophes à partir de la concentration en sels nutritifs (azote/phosphore) et relier eutrophie naturelle vs eutrophisation anthropique à la menace principale.
8. Lister les 4 zones d’un lac : littorale, limnétique, zone profonde (sous point de compensation) et zone benthique profonde (dégradation de la matière organique).
9. Expliquer la production primaire selon les zones : algues pluricellulaires/embryophytes en littoral, algues unicellulaires en zone limnétique (colonne d’eau).
10. Décrire la zone littorale : part de surface (<10% en lacs ; au moins la moitié en étangs et mares) et la ceinture végétale du centre vers l’extérieur (végétation flottante, roseaux/joncs, saules, prairie/lande humide ou/
11. Expliquer les milieux lotiques : division fleuves/rivières/ruisseaux, les trois parties des fleuves (supérieure, inférieure, estuaire/delta) et les trois origines de la production primaire (autochtone, alloctone, apports
12. Décrire l’estuaire/delta : augmentation graduelle de la salinité vers l’aval, turbidité élevée liée aux sédiments, et variations de salinité supportées par les espèces (marées).
13. Donner les biomes marins vus (milieux polaires, plateaux continentaux et mers intérieures, upwelling tempéré/tropical, récifs coralliens) et rappeler que seuls les récifs coralliens sont un « véritable biome » au sens du
14. Décrire l’étagement en mer et la limite phytale/aphytale via le point de compensation, puis relier la turbidité à la profondeur où les organismes autotrophes peuvent se développer.